정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움

열교환기에서 물 0.3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 25 °C에서 80 °C로 가열된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 0.3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 25 → 80 °C
Q̇ = kW
2.쉬움
길이T120 °C100 °C25 °C75 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 120 °C에서 100 °C로 냉각되고 저온 유체는 25 °C에서 75 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 120 → 100 °CTc: 25 → 75 °C
ΔTlm = K
3.보통
길이T130 °C15 °C110 °CΔT₁ΔT₂응축 증기

응축기에서 증기가 관 바깥쪽에서 일정한 130 °C로 응축된다. 냉각수(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 관 안을 흐르며 15 °C에서 110 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수는 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Ts = 130 °Cṁ = 1.5 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)Tc: 15 → 110 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²
4.보통
길이T165 °C55 °C25 °C10 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 450 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 165 °C에서 55 °C로 냉각되고 저온 유체는 10 °C에서 25 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.8이고 U = 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 450 kWF = 0.8U = 1000 W/(m²·K)Th: 165 → 55 °CTc: 10 → 25 °C
A = m²
5.어려움
길이T155 °C75 °C?15 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(1 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 155 °C에서 75 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.8 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 20 mm이며 U = 400 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 155 → 75 °Cṁc = 0.8 kg/sTc,in = 15 °CD = 20 mmU = 400 W/(m²·K)
L = m
6.어려움
길이T105 °C75 °C?10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.8 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 105 °C에서 75 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(0.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 10 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 200 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.8 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 105 → 75 °Cṁc = 0.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 200 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. Q̇ = 68.97 kW
  2. 2. ΔTlm = 52.43 K
  3. 3. A = 10.97 m²
  4. 4. A = 6.72 m²
  5. 5. L = 102 m
  6. 6. L = 36.92 m

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